正交胶合木（CLT）楼板耐火极限试验研究

发布时间：2020-06-29 19:53

【摘要】：相较于钢筋和混凝土,木材是一种具有密度小、强度高、弹性好、纹理美观和易于加工等优点的绿色环保可再生材料,在诸多领域中被广泛使用。在力学性能方面,木材具有较高的抗拉、抗弯和抗压强度,并且在抗弯和抗压时表现出良好的塑性。《多高层木结构建筑技术标准》为我国木结构向高空提供了有力支撑,扩大了木结构在人多地少的中国的应用市场。据统计资料显示,近年来我国建筑火灾的发生呈增多的态势,火灾具有极大的危害性,造成大量的财产损失和人员伤亡。CLT板材作为多高层木结构主流结构材料之一,面临着严峻的抗火问题。部分国外学者已展开了对CLT板材抗火性能的理论和试验研究,但国内对这部分的研究尚处于空白阶段,且没有针对CLT板材的防火设计方法和规范。鉴于上述情况,开展对国产CLT板材的抗火性能研究具有重要的意义。本文以三层和五层CLT板材为研究对象,开展基于ISO834标准升温曲线的耐火极限试验研究和基于ABAQUS平台的火灾环境下热-力耦合分析,主要研究内容分为以下几个部分:(1)总结国外学者关于CLT板材抗火的研究成果,包括炭化机理、炭化速度、耐火极限等。(2)以有限元软件ABAQUS作为计算工具,使用温度场-结构场顺序耦合分析方法对既有CLT耐火极限试验进行模拟分析,采用胶黏单元模拟CLT板材中的胶黏剂,通过对比试验结果与有限元计算结果验证基于胶黏单元建模方法的有效性。(3)以三层和五层CLT板为试验对象,分别进行了CLT板的极限承载能力试验和不同持荷水平下的耐火极限试验。结果表明在较低持荷水平下,三层CLT板表现出良好的延性,耐火极限长,高持荷水平的三层CLT板耐火极限下降明显。五层CLT板持荷水平对耐火极限的影响相对较小。降低试件持荷水平和增加层板数量可以有效提高CLT板材的耐火极限。(4)以CLT板材为考察对象进行有限元模拟,分析常温条件下结构内力分布和响应,研究高温条件下考虑层板脱落影响的截面温度分布、结构响应和内力变化情况。结果表明考虑层板脱落影响的有限元计算结果与试验值吻合较好。(5)结合国内外木结构设计规范,针对作为水平抗弯构件的CLT板材的抗火设计提出建议,采用“折减截面法”和不考虑横纹层对承载能力贡献的“简化计算方法”计算得出适用于CLT板材的零强度层厚度取值,获得火灾条件下CLT板材耐火极限计算方法。
【学位授予单位】：东南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TU366.3;TU352.5

【参考文献】